抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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自動車などの分野において電力の大部分を使用しているモータの高効率化が求められており,小形・高効率を特徴とする永久磁石同期モータの開発が注目を集めている。一般にモータの体格は要求されるトルク性能と温度上昇の許容値によつて決まる。同じ出力・効率を維持したままモータを小形化する場合,体格が小さい上に同程度の損失が発生することや放熱面積の縮小から過度な温度上昇が問題となる。温度上昇は永久磁石の残留磁束密度の低下や巻線抵抗値の増加などを引き起こし,モータのトルク特性を低下させる。そこで,モータ駆動時の特性を考慮して設計するためには駆動状態の温度を考慮した解析が必要となる。本稿では,2次元有限要素法による電磁界解析と熱等価回路網法による熱解析を連成した最適設計手法により,永久磁石同期モータの小形化設計を実施した。そして,形状ごとの特徴と特性および実機による性能評価を実施した結果以下の知見を得た。 1)熱-磁界連成解析を適用した実験計画法により,放熱性向上のための冷却部品の検討を実施した結果,放熱性に効くパラメータを明らかにした。 2)熱-磁界連成解析を適用した数理計画法による最適設計から4種類の外径に対するモータ設計案を比較することにより,モータ扁平率に対する体格と重量の関係を明確化した。 3)これらの知見より最も小形化される設計案の試作を実施し,実機検証の結果,各部の温度上昇が10%未満で高精度に再現できており,熱等価回路モデルおよび本設計手法の妥当性を確認した。
